ショウジョウバエ脳形成グランドプランの分子遺伝学的解析

ショウジョウバエの脳は、脊椎動物の脳と比べて格段に単純であるにもかかわらず、学習・記憶を始めとする多くの高度な認知機能をもち、脳初期発生と高次機能を研究するにあたり、優れた研究材料を提供している。本年度は、脳高次脳機能の中枢であるキノコ体の形成機構の分子遺伝学的解析を推進した。胚期キノコ体での発現を手がかりに、キノコ体前駆細胞でショウジョウバエPax6相同遺伝子eyelessとtwin of eyeless、および複眼形成遺伝子dachshundが高レベルで発現していること、さらにこれらの変異体ではキノコ体形成が著しく阻害されることを見い出し、脳における新規遺伝子制御ネットワークが存在することを示した。また、キノコ体神経芽細胞で核内レセプター型転写因子taillessが発現していることを見い出した。突然変異クローンを特異標識するMARCMモザイク解析法により、taillessがキノコ体神経芽細胞の継続的分裂に必須であることを明らかにした。さらに、突然変異体における発現解析の結果、taillessの発現が、先に明らかにしたeyeless,twin of eyeless,およびdac遺伝子とは独立に制御されていることを示した。Pax6遺伝子とtailless相同遺伝子Tlxは、脊椎動物脳の嗅皮質・扁桃体・大脳辺縁系等の形成に必須な機能を有することが示されている。本研究成果は、多様な脳が獲得して来た嗅覚・学習系の構築過程が、共通の遺伝子プログラムにより制御されていることを初めて示したものである。

ショウジョウバエの脳は、脊椎動物の脳と比べて格段に単純であるにもかかわらず、学習・記憶を始めとする多くの高度な認知機能をもち、脳初期発生と高次機能を研究するにあたり、優れた研究材料を提供している。本年度は、脳高次脳機能の中枢であるキノコ体の形成機構の分子遺伝学的解析を推進した。胚期キノコ体での発現を手がかりに、キノコ体前駆細胞でショウジョウバエPax6相同遺伝子eyelessとtwin of eyeless、および複眼形成遺伝子dachshundが高レベルで発現していること、さらにこれらの変異体ではキノコ体形成が著しく阻害されることを見い出し、脳における新規遺伝子制御ネットワークが存在することを示した。また、キノコ体神経芽細胞で核内レセプター型転写因子taillessが発現していることを見い出した。突然変異クローンを特異標識するMARCMモザイク解析法により、taillessがキノコ体神経芽細胞の継続的分裂に必須であることを明らかにした。さらに、突然変異体における発現解析の結果、taillessの発現が、先に明らかにしたeyeless,twin of eyeless,およびdac遺伝子とは独立に制御されていることを示した。Pax6遺伝子とtailless相同遺伝子Tlxは、脊椎動物脳の嗅皮質・扁桃体・大脳辺縁系等の形成に必須な機能を有することが示されている。本研究成果は、多様な脳が獲得して来た嗅覚・学習系の構築過程が、共通の遺伝子プログラムにより制御されていることを初めて示したものである。